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第二章 改变世界的热机
单元测试
班级 姓名 学号 分数
【满分：100分 时间：35分钟】
一、选择（每个3分 共3×15=45分）
1.（ 2019 上海市）四冲程柴油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【解析】在四冲程汽油机的工作过程，四冲程汽油机工作过程中，有两次能的转化，其中压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能，因此本题选C。
2.（2019 山东枣庄市）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）
A．压缩冲程，将化学能转化成内能 B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能 D．做功冲程，将机械能转化成内能
【答案】C
【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化关系是气体的内能转化为机械能；故选C。
3.（2019 四川绵阳）如图所示，用塞子塞紧瓶口，再用打气筒向瓶内打气，当瓶内气压达到足够大时，塞子从瓶口冲出。下列关于瓶内气体的说法，正确的是（ ）
A.向瓶内打气，外界对气体做功，气体内能减少
B.向瓶内打气，气体对外界做功，气体内能增加
C.塞子从瓶口冲出，气体对外界做功，气体内能减少
D.塞子从瓶口冲出，外界对气体做功，气体内能不变
【答案】C
【解析】A. B. 向瓶内打气，外界对气体做功，则气体内能增加。故A、B错误。
C. D. 塞子从瓶口冲出时，是瓶内气体对外界做功，则瓶内气体内能减少。故C正确，D错误。
4.(2019 北京市) 如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。此实验中，主要是通过做功改变物体内能的过程是( )
A. 试管变热的过程 B. 水变热的过程
C. 水变成水蒸气的过程 D. 水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程
【答案】D
【解析】A选项中，试管变热，是试管从火吸收热量，内能增加，是通过热传递改变物体的内能，故A错；
B选项中，水变热，是水吸收热量、内能增大，是通过热传递改变物体的内能，故B错；
C选项中，水吸热，温度升高，汽化成水蒸气，是通过热传递改变物体的内能，故C错；
D选项中，水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程，是水蒸气膨胀做功，将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，是通过做功改变物体的内能。
5.（2019 山东临沂)下列过程，属于内能转化为机械能的是（ ）
A B C D
A.从滑梯上滑下时臀部发热 B.电热水壶烧水
C.内燃机的做功冲程 D.向下压活塞引燃棉花
【答案】C
【解析】A选项中，小朋友从滑梯上滑下，身体与滑梯接触部分感觉发热，是摩擦做功，将机械能转化为内能，不符合题意；
B选项中，电热水壶烧水时，电流做功，将电能转化为内能，不符合题意；
C选项中，内燃机的做功冲程，是利用高温高压燃气做功，将内能转化为机械能，符合题意；
D选项中，下压活塞时，活塞对封闭气体做功，机械能转化为内能，不符合题意。
6.(2019年四川巴中)下列关于内燃机说法正确的是（ ）
A．柴油机吸气冲程吸人的是柴油和空气的混合物 B．汽油机气缸顶部有喷油嘴
C．做功冲程中内能转化为机械能 D．内燃机功率越大，效率越高
【答案】C
【解析】A选项中，柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，故A错误；
B选项中，汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误；
C选项中，汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能，故C正确；
D选项中，功率是物体做功快慢的物理量，与热机效率是两个完全不同的概念，故D错误。
7.（2019 四川省泸州市）西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是（ ）
A. 火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大
B. 火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能
C. 北斗导航卫星加速升空过程中，其动能和重力势能均增大
D. 北斗导航卫星加速升空过程中，其惯性增大
【答案】C
【解析】A选项中，发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故A错误；
B选项中，火箭升空的过程中，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B错误；
C选项中，北斗导航卫星加速升空的过程中，速度增大，高度增大，因此动能和重力势能都增大，机械能的总量也增大，故C正确；
D选项中，北斗导航卫星加速升空过程中，其质量不变，惯性不变，故D错误。
8.（2019 湖南郴州市）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（ ）
A．机械能转化为电能，再转化为光能 B．电能转化为机械能，再转化为光能
C．机械能转化为光能，再转化为电能 D．光能转化为机械能，再转化为电能
【答案】A
【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能；
9.（2019 湖北省武汉市）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（ ）
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分
【答案】A
【解析】A选项中，汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确；
B选项中，在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，故B错误；
C选项中，在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；
D选项中，在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。
10.（2019 无锡市）如图所示，用电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体，能将盒盖喷出很远。此过程中的能量转化方式与汽油机的哪一个冲程相似（ ）
A. 压缩冲程 B. 吸气冲程 C. 排气冲程 D. 做功冲程
【答案】D
【解析】按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，变成盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能。
11.(2019 常德市)前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入实用还有长的路要走。对此，下列分析不正确的是( )
A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大
C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械
D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高
【答案】D
【解析】A选项，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，将水分解成氢气和氧气，在给车辆提供动力的同时排放物还无污染，无限循环。故A选项正确。
B选项，氢气的热值为1.4×108J/m3，而且氢气燃烧无污染，氢气是发动机的一种理想燃料。故B选项正确。
C选项，“水氢发动机”是一种热机，是内能转化为机械能的机器。故C选项正确。
D选项，水制取氢气能源消耗高，转换效率很低。故D选项错误。应选D.
12.(2019 黑龙江省绥化市)如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】在汽油机的四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。
A图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意；
B图：两气门都关闭，活塞向下运行，火花塞点火，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意；
C图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；
D图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意。
13.（2019 山东泰安）某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列说法中（ ）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J
②该柴油发动机效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104N
④若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载40t的货物
A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确
【答案】D
【解析】：①完全燃烧700g干木柴放出的热量：Q放＝m柴油q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J，故①错误；
②柴油发动机做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J，柴油发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝30%，故②正确；
③汽车速度：v＝72km/h＝72×m/s＝20m/s，由P＝＝＝Fv得，汽车的牵引力：F＝＝＝1.05×104N，故③正确；
④由p＝得，公路所能承受的最大压力：F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N，汽车与货物的质量之和：m总＝＝＝＝4×104kg＝40t，汽车最多能装载货物质量：m＝m总﹣m车＝40t﹣12t＝28t，故④错误。综上，①④错误，②③正确。
14.（2019 四川广安）下列关于能量的说法中，正确的是（ ）
A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．电水壶工作时是将内能转化为电能
C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
【答案】C
【解析】A选项中，洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程，故A错误；
B选项中，电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故B错误；
C选项中，用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，说明内能可以转移，故C正确；
D选项中，根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故D错误。
15.（2019 湖北宜昌市）前段时间，“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲解为“加水就能跑”。下列对该事件的看法错误的是（ ）
A．氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能
B．水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量
C．对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹
D．该车行驶的能量最终来源于水，水是一种能源
【答案】 D
【解析】A选项中，氢燃料电池是将氢气的化学能最终转化为电能，再用来驱动汽车的，故A正确；
B选项中，根据能量守恒定律，水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量，故B正确；
C选项中，由科学常识可知，对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹，故C正确；
D选项中，该车行驶的能量最终来源于用水制出的氢气，但不能直接说水是这里的能源，故D错误。
二、填空 （每空2 分 共2×17=34分）
16．(2019 天津市)如图是某四冲程汽油机的______冲程，在此冲程中内能转化为______能。
【答案】做功 ; 机械。
【解析】由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程；汽油机的做功冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能。
17.（2019 四川眉山市）发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机，其一个工作循环的四个冲程如图所示，表中给出了发动机的相关数据（空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比）。
1min内完成的
工作循环数
2400次
汽缸内汽油和空气
混合气体的密度
1.3kg/m3
汽缸的工作容积
2.0L
汽油的热值
4.6×107J/kg
发动机最大功率
82.8kW
空燃比
12：1
单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时，图中四个冲程的顺序是______，燃料完全燃烧放出的热量是______J。
【答案】乙甲丁丙 9.2×103
【解析】（1）甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程；
乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
丙中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；
丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
故排序为：乙甲丁丙。其中做功冲程内燃机给汽车提供动力。
（2）汽缸内汽油和空气混合气体的体积等于汽缸的工作容积，
即V=V容=2L=2×10-3m，由ρ=得，汽油和空气混合气体的质量：m=ρV=1.3kg/m3×2×10-3m3=2.6×10-3kg，
因为空燃比是12：1，所以汽油的质量：m汽油=m=×2.6×10-3kg=2×10-4kg，
完成一个工作循环时，汽油燃烧释放的热量：Q放=m汽油q=2×10-4kg×4.6×107J/kg=9.2×103J。
18.(2019 扬州市)如图所示是汽油机的_________冲程。在压缩冲程中，是通过_________方式增加燃气的内能。汽油机的转速为 3000r/min，则 ls 内汽油机对外做功_________次。
【答案】 (1). 做功 (2). 做功 (3). 25
【解析】进气口、出气口关闭，活塞向下，为做功冲程；压缩冲程时通过做功的方式增加其他内能；3000r/min则每秒钟转50转，一个完整的过程包含四冲程两转一对外做功，则可知对外做功25次。
19.(2109 四川绵阳)一个标准大气压下，将质量1.0kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是_____J。小明家天然气热水器的热效率是84%，他某次洗澡，耗水40kg，自来水进热水器的温度是24℃，出热水器的温度是40℃，小明这次洗澡消耗天然气________m3。已知水的比热容是4.2×10³ J/(kg℃)，天然气的热值是3.2×107J/m3。
【答案】 (1). 3.36×105 (2). 0.1
【解析】一个标准大气压下水的沸点是100℃，则将质量1.0kg的水从20℃加热到沸腾需要吸收的热量是Q=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105 J；初温为24℃，质量为40kg的自来水温度升到40℃需要吸收的热量为Q吸=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×40kg×（40℃-24℃）=2.688×106 J，因天然气热水器的热效率是84%，根据η=，则天然气需要放出的总热量为Q放===3.2×106 J。再根据燃料放热公式Q放=Vq，则消耗天然气为V===0.1m3。
20.（2019 广西北部湾经济区）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_________较大的缘故。汽油的热值是4.6×107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是___________J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，_______带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。
【答案】比热容； 4.6×107 ； 废气。
【解析】汽车的发动机常用水作为降温的物质，是因为水的比热容较大的缘故；1kg汽油完全燃烧放出的热量是Q=qm=4.6×107J/kg×1kg=4.6×107J；热机的能量损失中，废气带走的能量最多。
21.（2019 盐城市）用天然气灶将-壶质量为2kg、初温为30℃的水加热到80℃,消耗了16g天然气.已知水的比热容为4.2×103J(kg℃),天然气的热值为4.2×107J/kg,则天然气完全燃烧放出的热量为 J水吸收的热量为 J,天然气灶烧水的效率为 %。
【答案】6.52×105 4.2×105 64.4
【解析】(1)Q放＝m q＝0.016kg×4.2×107J/kg＝6.52×105 J。
(2)Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg℃）×2kg×（80℃﹣30℃）＝4.2×105J。
(3)
22.(2019哈尔滨市)自然界中，能量的转化和转移过程遵守 定律. 水能和风能都属于 能.
【答案】(1). 能量守恒 (2). 机械
【解析】能量不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一个物体转移到其他物体或从一种形式的能转化为其他形式的能，能量的转化和转移过程遵守能量守恒定律，水和风是由于运动或具有一定的高度因而具有了对外做功的能力，因此水能和风能都属于机械能。
三、计算题（23题9分；24题12分，共21分）
23.( 2019孝感)一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW(油的热值是5.0×107J/kg，g=10N/kg)，求:
(1)货年受到的牵引力；
(2)货车匀速行驶的速度；
(3)货车发动机的效率。
【答案】（1）2500N；（2）20m/s；50%
【解析】
（1）因为货车匀速行驶，二力平衡，所以；
（2）货车匀速行驶的速度： ；
（3）货车发动机的效率：
24.（2019 贵州安顺）如图所示是一款新型四轮沙滩卡丁车，其满载时的质量为600kg，每个车轮与沙滩接触的面积为500cm2，卡丁车满载时在水平沙滩上匀速直线运动，10min行驶6km，它的发动机功率恒为11.5kW。
（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多少帕？
（2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为多少牛？
（3）该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油0.6kg，求该卡丁车汽油机的效率。（q汽油＝4.6×107J/kg）
【答案】（1）3×104Pa ；（2）1.15×103 ；(3) 25%。
【解析】
解：（1）卡丁车满载时的重力：G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，
卡丁车满载时对地面的压力：F＝G＝6000N，
受力面积：S＝4×500cm2＝2000cm2＝0.2m2，
卡丁车满载时对地面的压强：p＝＝＝3×104Pa；
（2）卡丁车的行驶速度：v＝＝＝10m/s，
由P＝Fv得牵引力：F牵＝＝＝1.15×103N，
由于车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，则卡丁车所受的阻力：f＝F牵＝1.15×103N；
（3）卡丁车汽油机的效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝25%。
答：（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为3×104Pa；
（2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为1.15×103N；
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